大屏可視化在輪胎成型機(jī)設(shè)備上的應(yīng)用

張曉文，范磊亭，彭雪峰，官炳政

(軟控股份有限公司，山東 青島 266042)

企業(yè)的訂單日益增長(zhǎng)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和成產(chǎn)效率的要求顯著提高，為了提高管理水平和生產(chǎn)效率[1]，我們需要對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃和設(shè)備效率有更精細(xì)的管理和優(yōu)化，為了提升設(shè)備生產(chǎn)能力和運(yùn)行效率，我們需要考慮如何提升相關(guān)數(shù)據(jù)或信息的采集和分析能力以及提高設(shè)備的智能化水平。

輪胎成型機(jī)設(shè)備上，正在使用的物料余量、正在生產(chǎn)的輪胎規(guī)格花紋、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、機(jī)臺(tái)信息、當(dāng)前班產(chǎn)量顯示、計(jì)劃產(chǎn)量、預(yù)計(jì)產(chǎn)量、計(jì)劃產(chǎn)量完成率、近期班產(chǎn)記錄、近24 h時(shí)產(chǎn)記錄、待機(jī)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間、停機(jī)時(shí)間、換料時(shí)間、設(shè)備綜合效率OEE、設(shè)備健康PHM等都是設(shè)備使用人員、生產(chǎn)人員、設(shè)備維護(hù)人員和管理人員比較關(guān)心的信息，通過在大屏幕直觀顯示這些信息，結(jié)合語音報(bào)警提示操作人員及時(shí)更換物料、輪胎重量超過偏差范圍等，可以使設(shè)備更智能，更好的為使用人員服務(wù)。

目前，在行業(yè)內(nèi)的成型機(jī)設(shè)備上，大屏主要用來顯示物料使用情況或產(chǎn)量完成情況，大多以數(shù)值的方式顯示，本文研究的大屏可視化顯示在數(shù)據(jù)量的豐富性和視覺的直觀性方面都有一定的提升，采用柱狀圖、餅圖、儀表盤、進(jìn)度條等多種方式實(shí)時(shí)顯示多項(xiàng)數(shù)據(jù)，并可實(shí)現(xiàn)報(bào)警信息的語音播報(bào)。

本文詳細(xì)介紹了大屏可視化在輪胎成型機(jī)設(shè)備上的應(yīng)用，并給出了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的部分主要實(shí)現(xiàn)程序以供參考。

1 系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境

本系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需注冊(cè)MSChart控件。需要安裝數(shù)據(jù)庫(kù)保存歷史數(shù)據(jù)，為了方便遠(yuǎn)程訪問和存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用了SQL Server 2008 R2數(shù)據(jù)庫(kù)，程序代碼以SQL數(shù)據(jù)庫(kù)為例。PC或工控機(jī)配置：

（1）操作系統(tǒng)：Windows 7及以上。

（2）計(jì)算機(jī)配置：4G內(nèi)存以上。

（3）運(yùn)行程序：WinCC V7.3SE。

2 系統(tǒng)說明

2.1 界面布局

軟件系統(tǒng)運(yùn)行后，畫面會(huì)自動(dòng)擴(kuò)展顯示至大屏幕，畫面布局如圖1所示。畫面中顯示設(shè)備基本信息、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)、實(shí)時(shí)產(chǎn)能情況、歷史產(chǎn)能數(shù)據(jù)、物料使用情況、設(shè)備綜合效率、設(shè)備健康、輪胎重量等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)刷新顯示或定時(shí)刷新顯示。

圖1 畫面布局圖

簡(jiǎn)要介紹下界面中顯示的內(nèi)容：

（1）設(shè)備的基本信息，包括：設(shè)備名稱、機(jī)臺(tái)號(hào)、設(shè)備狀態(tài)和生產(chǎn)規(guī)格花紋。

（2）設(shè)備運(yùn)行運(yùn)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)：包括待機(jī)時(shí)間、運(yùn)行時(shí)間、停機(jī)時(shí)間、換料時(shí)間和循環(huán)時(shí)間，運(yùn)行時(shí)間按照比例直觀顯示為餅圖。

（3）產(chǎn)能情況：包括計(jì)劃班產(chǎn)、當(dāng)前班產(chǎn)、預(yù)計(jì)班產(chǎn)、最高班產(chǎn)和計(jì)劃完成率，計(jì)劃完成率以滾動(dòng)條的方式直觀顯示。

（4）物料使用情況：在輪胎成型機(jī)設(shè)備上，需要的半成品物料都來自上一道工序，物料的名稱、長(zhǎng)度、編號(hào)等信息一般會(huì)通過紙質(zhì)標(biāo)簽和條碼或者電子標(biāo)簽的形式標(biāo)注，物料在設(shè)備上使用前，需要人工記錄物料使用情況，或通過條碼槍等設(shè)備自動(dòng)將信息錄入工廠的信息化系統(tǒng)，物料使用過程中，設(shè)備會(huì)自動(dòng)計(jì)算物料的使用情況，并通過大屏幕顯示物料的余量（還可以再生產(chǎn)多少條輪胎）。

物料余量顯示剩余物料可以生產(chǎn)輪胎的條數(shù)，低于預(yù)警條數(shù)顯示黃色，低于報(bào)警條數(shù)顯示紅色，結(jié)合報(bào)警信息可實(shí)現(xiàn)語音報(bào)警，當(dāng)物料余量低于報(bào)警條數(shù)時(shí)系統(tǒng)會(huì)通過語音提示操作人員需要準(zhǔn)備更換物料了。

已有工廠信息化系統(tǒng)MES的，物料投入長(zhǎng)度可以由物料小車的RFID自動(dòng)獲取，在信息化系統(tǒng)MES未上線的情況下，系統(tǒng)有單獨(dú)頁面可以設(shè)置物料投入長(zhǎng)度、預(yù)警條數(shù)和報(bào)警條數(shù)，如圖2所示。

圖2 物料投入畫面

輸入物料長(zhǎng)度、預(yù)警條數(shù)、報(bào)警條數(shù)后點(diǎn)擊投入確認(rèn)，即可將數(shù)據(jù)寫入PLC中。

（5）設(shè)備綜合效率OEE：按照預(yù)計(jì)班產(chǎn)和計(jì)劃班產(chǎn)比例計(jì)算，以表盤的形式直觀顯示設(shè)備綜合效率，可以設(shè)置表盤紅色、黃色、綠色的數(shù)值范圍。

（6）設(shè)備健康PHM：通過設(shè)備易損件的使用情況自動(dòng)計(jì)算設(shè)備健康值并以表盤的形式顯示，可以設(shè)置表盤紅色、黃色、綠色的數(shù)值范圍。

系統(tǒng)有單獨(dú)的設(shè)備健康畫面，設(shè)置各項(xiàng)易損件的設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值、權(quán)重值并顯示各項(xiàng)的實(shí)際使用次數(shù)，根據(jù)使用情況實(shí)時(shí)計(jì)算并顯示設(shè)備健康值。當(dāng)易損件的實(shí)際使用次數(shù)大于設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，會(huì)以紅色背景顯示，提示該易損件已需要檢查或者更換。該頁面操作設(shè)置為設(shè)備人員權(quán)限，如圖3所示。

圖3 設(shè)備健康畫面

當(dāng)更換易損件后，需要重新設(shè)置設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值，點(diǎn)擊清零按鈕后PLC會(huì)將使用次數(shù)清零，每使用1次，顯示值會(huì)自動(dòng)加1。

（7）近期班產(chǎn)記錄：班產(chǎn)量按照時(shí)間倒序顯示近5天歷史記錄。

（8）近24 h時(shí)產(chǎn)量記錄：時(shí)產(chǎn)量按照時(shí)間倒序顯示近24 h內(nèi)的歷史記錄。

（9）在界面右下角大字體顯示當(dāng)前班產(chǎn)和上條胎胚的重量，如果重量不在偏差允許范圍內(nèi)字體背景將變紅并語音報(bào)警。

2.2 歷史數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)分析

換班時(shí)點(diǎn)擊班產(chǎn)清零按鈕，將自動(dòng)向數(shù)據(jù)庫(kù)中添加一條班產(chǎn)記錄，界面中每隔5 s刷新一次顯示，按照時(shí)間排序，倒序顯示最近5天的班產(chǎn)記錄。

胎胚稱重完成后將向數(shù)據(jù)庫(kù)中添加一條輪胎信息記錄，界面中每隔5 s刷新一次顯示，按照時(shí)間統(tǒng)計(jì)和排序，倒序顯示最近24 h每小時(shí)生產(chǎn)了幾條輪胎。

2.3 清除歷史記錄

數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史數(shù)據(jù)需要定期清除，否則數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)越來越龐大，系統(tǒng)默認(rèn)自動(dòng)清除超過3個(gè)月的班產(chǎn)記錄和超過一個(gè)月的輪胎信息記錄，系統(tǒng)可定期自動(dòng)導(dǎo)出歷史記錄的報(bào)表，使用人員也可以手動(dòng)導(dǎo)出報(bào)表。

2.4 主要實(shí)現(xiàn)程序

界面中有柱狀圖、餅狀圖以及儀表盤等，都是從SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中或PLC中讀取的數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析后的顯示。

下面是系統(tǒng)的主要實(shí)現(xiàn)程序:

Dim conn, rst, rst2, SQL_Table, MSHFlexGrid,Operator, sTime,eTime, strArray

Dim produce_new(48)

Dim logtime(48)

Dim produce2(24)

Set conn = CreateObject("ADODB.Connection")

Set rst = CreateObject("ADODB.RecordSet")

Set rst2 = CreateObject("ADODB.RecordSet")

‘//連接數(shù)據(jù)庫(kù)

conn.Open = "Provider=SQLOLEDB.1;Integrate dSecurity =SSPI; Persist Security Info=False;Initial Catalog= Output; Data Source=" & HMIRuntime.smarttags ("@ServerName ").value &"WINCC"

SQL_Table= "select count([Date]), datepart(hh, [Date]) [Hour]from [Output].[dbo].[TyreInfo]where day([Date])= " & Day(Now)&" group by datepart(hh,[Date])"

Set rst = conn.Execute(SQL_Table)

Set MSHFlexGrid=ScreenItems("MSHFlexGr id")

MSHFlexGrid.ColWidth(0)=15000

MSHFlexGrid.ColWidth(0)=1500

mycount=0

Do While Not rst.eof

mycount=mycount+1

rst.movenext

Loop

i=1

If mycount＞0 Then

rst.movefirst

Do While Not rst.eof

produce(Int(rst.fields(1)))=Int(rst.fields(0))

i=i+1

rst.movenext

Loop

End If

For i=0 To 23

produce2(i)=0

Next

SQL_Table= "select count([Date]), datepart(hh, [Date]) [Hour]from [Output].[dbo].[TyreInfo]where day([Date]) ="&(Day(Now)-1)&" group by datepart(hh,[Date])"

Set rst = conn.Execute(SQL_Table)

mycount=0

Do While Not rst.eof

mycount=mycount+1

rst.movenext

Loop

i=1

If mycount＞0 Then

rst.movefirst

Do While Not rst.eof

produce2(Int(rst.fields(1)))=Int(rst.fields(0))

i=i+1

rst.movenext

Loop

End If

For i=0 To 23

produce_new(47-i)=produce2(i)

logtime(i)=23-i

Next

For i=24 To 47

produce_new(47-i)=produce(i-24)

logtime(i)=47-i

Next

i=23-Hour(Now)

‘//數(shù)據(jù)處理后圖形顯示

With MSChart5

For row = 1 To 24

.Column=1

.Row =row

.Data =produce_new(i+row-1)

.rowLabel=logtime(i+row-1)

Next

End With

3 結(jié)論

通過大屏直觀顯示設(shè)備物料余量、當(dāng)前班產(chǎn)、預(yù)計(jì)產(chǎn)量、產(chǎn)量完成率等信息，結(jié)合語音報(bào)警，可以輔助和引導(dǎo)操作人員及時(shí)更換物料，達(dá)成生產(chǎn)任務(wù)。

通過大屏直觀顯示設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、待機(jī)時(shí)間、停機(jī)時(shí)間和換料時(shí)間，可以輔助和引導(dǎo)生產(chǎn)管理人員合理優(yōu)化生產(chǎn)計(jì)劃和跟蹤生產(chǎn)情況。

通過大屏直觀顯示設(shè)備健康狀況，可以輔助和引導(dǎo)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)人員定期檢修和維保設(shè)備及易損件，為設(shè)備運(yùn)行效率提供保證。

通過不斷研究和提升，我們希望可以把設(shè)備的智能化水平更上一層，為設(shè)備使用人員提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。